Bewegungsgeber für ein KraftfahrzeugMotion sensor for a motor vehicle
Die Erfindung betrifft einen Bewegungsgeber für ein Kraftfahrzeug
zur Unterscheidung der Betriebszustände "Fahrt" und "Halt". Der Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Bewegungsgeber so auszubilden, daß er für
eine Stop-Start-Automatik und gegebenenfalls zur Fahrtdauermessung verwendbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Schwinger mit einer an einem ihrer
Enden mit dem Fahrzeug verbundenen Feder, insbesondere mit einer Blattfeder vorgesehen,
die an ihrem anderen Ende eine Masse trägt, die bei ihren Schwingbewegungen einen
Schalter, insbesondere einen elektronischen Schalter betätigt. Vorteilhaft kann
die Masse als Dauermagnet, insbesondere als
Plastikdauermagnet ausgebildet
sein und der Schalter mit ferromagnetischen Blattfederkontakten (Reed-Kontakten)
ausgerüstet sein, die beim Schwingen des Magneten periodisch geschlossen werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, die Masse aus einem Metallstück
zu bilden und in geringer Entfernung vom Schwingbereich des Metallstücks einen Hochfrequenz-Näherungsschalter
anzuordnen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
der Schwinger an einem ungefederten Teil des Fahrzeugs, insbesondere an der Radaufhängung,
vorzugsweise an einer Achse, einem Federbein oder einem Schräglenker befestigt ist.
Dies erlaubt es, im Gegensatz zu einem Karosserieanbau (die Eigenfrequenz der Karosserie
liegt etwa bei 1 bis 2 Hz) den Schwinger auf eine Eigenfrequenz von 10 bis 20 Hz
abzustimmen. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß der Schwinger eine kürzere
Baulänge benötigt und die Anschwingdauer wesentlich kürzer ist. Dies ist deshalb
sehr wichtig, weil der Schwinger infolge stochastischer Anregungsimpulse auch während
der Fahrt zwischenzeitlich zum Stehen kommen kann und anschließend möglichst rasch
wieder anschwingen soll.The invention relates to a motion sensor for a motor vehicle
to differentiate between the "drive" and "stop" operating states. The invention lies
the task underlying to train such a motion sensor so that it is for
an automatic stop-start system and, if necessary, can be used to measure the journey time.
To solve this problem, according to the invention, an oscillator with one on one of them
Ends connected to the vehicle spring, in particular provided with a leaf spring,
which carries a mass at its other end that unites with its oscillating movements
Switch, in particular an electronic switch operated. Can be beneficial
the mass as a permanent magnet, in particular as
Plastic permanent magnet
his and the switch with ferromagnetic leaf spring contacts (reed contacts)
be equipped, which are periodically closed when the magnet vibrates.
In a further embodiment of the invention, it is possible to use the mass from a piece of metal
to form and a high-frequency proximity switch at a short distance from the oscillation range of the metal piece
to arrange. It is particularly advantageous if, in a further embodiment of the invention
the transducer on an unsprung part of the vehicle, in particular on the wheel suspension,
is preferably attached to an axle, a strut or a trailing arm.
This allows, in contrast to a body extension (the natural frequency of the body
is about 1 to 2 Hz) the transducer to a natural frequency of 10 to 20 Hz
to vote. This has the advantage that the transducer is shorter
Overall length required and the build-up time is much shorter. This is why
very important because the oscillator as a result of stochastic excitation impulses also during
the journey can come to a standstill in the meantime and then as quickly as possible
should start swinging again.
Zur Auswertung der Schaltvorgänge kann in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung eine monostabile Kippstufe vorgesehen werden, deren Standzeit ZY groß
ist gegenüber der Periodendauer der Geberschwingungen. Man erhält in diesem Falle
am Ausgang der Kippstufe ein positives bzw. negatives Signal bei Fahrt und ein entgegengesetztes
Signal bei Halt des Fahrzeugs. Es hat sich als ausreichend erwiesen, wenn bei einem
10 bis 20 Hz-Schwinger eine monostabile Standzeit von geo2s eingestellt wird. Die
Zeit von 2s ist genügend kurz, so daß sie beim Einsatz des Gebers zur selbsttätigen
Abstellung der Antriebsbrennkraftmaschine bei einer Stop/ Start-Automatik oder als
Fahrtdauermesser bei Fahrzeugen
mit relativ langen Haltezeiten (Müllfahrzeugen,
Omnibussen o. a.) nicht stört.To evaluate the switching processes, the
Invention a monostable multivibrator can be provided, the service life of which ZY is large
is compared to the period of the encoder oscillations. In this case one obtains
at the output of the flip-flop a positive or negative signal while driving and an opposite one
Signal when the vehicle is stopped. It has been found to be sufficient when with one
10 to 20 Hz transducer a monostable service life of geo2s is set. the
Time of 2s is sufficiently short that it becomes automatic when the encoder is used
Shutting down the internal combustion engine with a stop / start automatic or as
Trip time meter for vehicles
with relatively long stopping times (garbage trucks,
Omnibuses etc.) does not bother.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben
und erläutert.The invention is described in more detail below with reference to the drawing
and explained.
In Figur 1 ist bei 1 die zum erfindungsgemäßen Schwinger gehörende
Blattfeder angedeutet, welche an einem Ende an einem ungefederten Fahrzeugteil,
beispielsweise an einem Achsschenkel 2 eingespannt ist und an ihrem freien Ende
einen als schwingende Masse dienenden-Dauermagneten 3 trägt. Dieser steht ein mit
ferromagnetischen Blattfederkontakten, sogenannten Reed-Kontakten ausgerüsteter
Schalter 6 so gegenüber, daß die Kontakte geschlossen werden, wenn der Dauermagnet
3 die in der Zeichnung als ausgezogene Linie angedeutete Mittelstellung durchläuft,
welche er dann einnimmt, wenn keine Anregungsimpulse durch Erschütterungen auf die
schwingende Masse übertragen werden. In den beiden durch unterbrochene Linien angedeuteten,
maximalen Auslenkungen des Dauermagneten 3 können die Kontakte des Schalters 5 jeweils
ihre öffnungsstellung erreichen.In FIG. 1, at 1 is the one belonging to the transducer according to the invention
Leaf spring indicated, which at one end on an unsprung vehicle part,
is clamped for example on a steering knuckle 2 and at its free end
a permanent magnet 3 serving as a vibrating mass carries. This one stands with
ferromagnetic leaf spring contacts, so-called reed contacts
Switch 6 opposite so that the contacts are closed when the permanent magnet
3 runs through the middle position indicated in the drawing as a solid line,
which he then takes when there are no excitation impulses due to vibrations on the
vibrating mass are transmitted. In the two indicated by broken lines,
maximum deflections of the permanent magnet 3, the contacts of the switch 5 can each
reach their open position.
Zur Auswertung des jeweiligen Schaitzustandes des Schalters 6 ist
die in Figur 1 mit MV bezeichnete monostabile Kippstufe vorgesehen. Diese enthält
einen Transistor T vom npn-Typ, welcher mit seinem Emitter an eine gemeinsame Minus
leitung 8 und mit seinem Kollektor über einen Widerstand R3 an eine Versorgungsleitung
10 angeschlossen ist, über welche dem Multivibrator MV aus einer nicht dargestellten
Starterbatterie eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeuges die Versorgungsspannung
U zugeführt wird. Die Basis des Transistors T ist über eine
Zenerdiode
D mit einer Eingangsklemme E verbunden, die über einen Widerstand R2 an die Plus
leitung 10 und über einen Vorwiderstand R1 mit dem Schalter 6 verbunden ist. Von
der Klemme E zur Masseleitung 8 führt ein Kondensator C, der über dem Ladewiderstand
R2 mit einer Zeitkonstanten von "Z12s aufgeladen wird.To evaluate the respective switching state of the switch 6 is
the monostable multivibrator designated MV in FIG. 1 is provided. This contains
a transistor T of the npn type, which has its emitter connected to a common minus
line 8 and with its collector via a resistor R3 to a supply line
10 is connected, via which the multivibrator MV from a not shown
Starter battery of a motor vehicle, also not shown, provides the supply voltage
U is fed. The base of the transistor T is on a
Zener diode
D connected to an input terminal E, which is connected to the plus via a resistor R2
line 10 and is connected to the switch 6 via a series resistor R1. from
from terminal E to ground line 8, a capacitor C leads across the charging resistor
R2 is charged with a time constant of "Z12s.
Die während des Betriebszustandes "Fahren" auftretenden Schwingungen
sind in Figur 2 in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt. Diese Schwingungen sind
verhältnismäßig schnell, da die Eigenfrequenz des Schwingers Dauermagnet und Blattfeder
auf etwa 10 bis 20 Hz eingestellt ist, so daß die an der Klemme E entstehende Spannung
UE durch Aufladung des Kondensators beim öffnen der Schaltkontakte 4 und 5 nur geringfügig
ansteigt und dann sofort in die Nähe des Nullwertes zurückgeht. Wenn dagegen das
Fahrzeug hält und demzufolge der aus Blattfeder und Dauermagnet bestehende Schwinger
zur Ruhe kommt, steigt die Spannung am Kondensator C soweit an, daß die Spannung
UA am Kollektor des Transistors T nach Ablauf der Standzeit t nahezu auf den Nullwert
springt.The vibrations occurring during the "Driving" operating state
are shown in Figure 2 as a function of time t. These vibrations are
relatively fast because the natural frequency of the oscillator is permanent magnet and leaf spring
is set to about 10 to 20 Hz, so that the voltage developed at the terminal E.
UE only slightly due to charging of the capacitor when switching contacts 4 and 5 open
increases and then immediately goes back to the vicinity of the zero value. If on the other hand that
The vehicle stops and consequently the oscillator consisting of leaf spring and permanent magnet
comes to rest, the voltage on capacitor C increases so far that the voltage
UA at the collector of the transistor T after the end of the service life t almost to the zero value
jumps.
Das Vorzeichen des Ausgangssignales UA kann dadurch umgekehrt werden,
daß ein Transistor T vom pnp-Typ verwendet und mit seinem Emitter an die Betriebsspannung
+U angeschlossen wird und daß R2 und C vertauscht werden.The sign of the output signal UA can thus be reversed,
that a transistor T of the pnp type is used and its emitter is connected to the operating voltage
+ U is connected and that R2 and C are swapped.
Figur 3 zeigt einen Bewegungsgeber mit nur zwei elektrischen Anschlußleitungen,
der demzufolge leicht im Kraftfahrzeug untergebracht werden kann. Mit dem Schalter
6 ist in der in Figur 3 dargestellten Auswerteschaltung der Anschlußwiderstand R1
wie in Figur 1 verbunden, welcher zum Kondensator C führt. Abweichend vom Multivibrator
MV ist in
Figur 3 in dem Zuge der Zuleitung 10 ein Widerstand R5
vorgesehen, der zum Ausgang A der Auswerteschaltung führt und außerdem mit einem
Kollektorwiderstand R3 des Transistors T sowie mit einem Widerstand R4 verbunden
ist, an welchen eine zweite Zenerdiode D2 angeschlossen ist. Der Widerstand R5 kann
beispielsweise am Armaturenbrett oder in einer zentralen Elektronik sitzen. Ausgewertet
wird am Anschluß A der unterschiedliche Spannungsabfall, der an R5 entsteht, je
nach dem, ob der Transistor T leitet oder sperrt, d. h.Figure 3 shows a motion sensor with only two electrical connection lines,
which can therefore be easily accommodated in the motor vehicle. With the switch
6 is the connection resistor R1 in the evaluation circuit shown in FIG
connected as in Figure 1, which leads to capacitor C. Different from the multivibrator
MV is in
Figure 3 in the course of the supply line 10, a resistor R5
provided, which leads to output A of the evaluation circuit and also with a
Collector resistor R3 of transistor T and connected to a resistor R4
to which a second Zener diode D2 is connected. The resistor R5 can
sit on the dashboard or in central electronics, for example. Evaluated
at terminal A the different voltage drop that occurs at R5, depending on
according to whether the transistor T conducts or blocks, d. H.
ob der Schalter 6 dauernd offen ist oder periodisch schließt.whether the switch 6 is permanently open or closes periodically.
Das aus dem Dauermagneten 3 und der Blattfeder bestehende Schwingersystem
kann durch ein neben dem Schalter 6 angebrachtes Metallplättchen, das in Figur 3
mit 12 angedeutet ist, gedämpft werden, wobei die bei der wechselnden Magnetisierung
induzierten Wirbelströme ausgenützt werden.The oscillating system consisting of the permanent magnet 3 and the leaf spring
can by a metal plate attached next to the switch 6, which is shown in FIG
is indicated by 12, are attenuated, with the changing magnetization
induced eddy currents are exploited.